Торкель Клингберг - Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти

Куб — это магнитно-резонансный томограф, один из самых сложных и умных приборов, позволяющих нам проследить, как функционирует человеческий мозг и, в частности, как функционирует механизм внимания. Поместив пациента в томограф, экспериментаторы давали ему разные задания, например переключить внимание с одной части картины на другую. А камера тем временем фиксировала состояние мозга. Примерно через полчаса после начала эксперимента была получена информация, позволившая точно определить, какие именно области мозга активизировались.

Техника позволяет проследить за процессами кровотока в мозге. Когда нейроны в отдельно взятой области мозга активизируются, туда устремляется поток крови, обогащенной кислородом.

В 1990-е годы ученые обнаружили, что поскольку гемоглобин воздействует на магнитное поле по-разному, в зависимости от того, присутствует ли в гемоглобине молекула кислорода или нет, магнитно-резонансная камера может использоваться для получения изображений мозговой активности. Камера также позволяет получить детализированные снимки мозга, с тем чтобы определить местонахождение опухолей и других аномалий. Но чаще всего, используя эффект обогащенного кислородом гемоглобина, ученые пытаются проанализировать функциональную деятельность мозга.

Эту методику называют магнитно-резонансным сканированием или функциональным магнитно-резонансным исследованием.

Ученые из медицинского колледжа в Висконсине Джулия Брефчински-Льюис и Эдгар Дейо использовали функциональную магнитно-резонансную методику, чтобы измерить уровень внимания[23]. Испытуемых поместили в магнитно-резонансную камеру и дали им задание — смотреть на экран, показывающий круг, разделенный на разноцветные сектора, наподобие мишени. Таким образом ученые изучали механизм произвольного внимания. В этом эксперименте было использовано еще одно свойство внимания — совместимость центрального фокусного внимания и периферического внимания. Например, мы можем смотреть на один предмет и в то же время направить внимание — на другой. Попробуйте смотреть на центр циферблата и в то же время не упускать из зоны внимания цифры.

Чтобы оценить результаты этого эксперимента, нам нужно знать, как в мозге обрабатываются визуальные впечатления. С помощью магнитно-резонансного томографа ученые обычно изучают разные функции мозга, и, прежде всего, деятельность коры головного мозга. Кора головного мозга представляет собой тонкий слой нервной ткани, покрывающий всю поверхность большого мозга и образующий множество складок. Благодаря складкам и извилинам она умещается в черепную коробку сравнительно небольшого объема. Визуальные сигналы поступают в затылочную долю, которая называется первичной зрительной корой. Отсюда сигналы передаются далее, в более специализированные визуальные области. Разные части изображения, разные сектора картины кодируются разными частями визуальной области коры мозга. Таким образом, визуальная область мозга составляет карту происходящего.

Когда испытуемые задерживают взгляд, переключая внимание с одного участка картины на другой, соответствующие зоны первичной визуальной области активизируются. Результаты, полученные методом томографии, настолько убедительны, что по активности мозга можно даже определить, куда испытуемый направит свое внимание.

Эти эксперименты позволяют более детально изучить биологические механизмы внимания. Если визуальная область — это карта, то внимание можно уподобить прожектору, который освещает определенные части этой карты[24]. Если какая-либо область освещена, значит, нейроны в этой зоне обладают высокой степенью активности, и, стало быть, более восприимчивы к приему информации[25].

По карте мозга можно определить разные параметры. В соматосенсорной коре мозга, например, содержится анатомическая карта — карта разных органов и частей тела. В одном из первых исследований мозговой активности и внимания нейрофизиолог Пер Роланд дал задание контрольной группе — закрыть глаза и сосчитать, сколько раз волосок прикоснется к их указательному пальцу. Однако во время эксперимента никто не прикасался к испытуемым. Но уже сам факт ожидания заставлял участников эксперимента направить свое внимание к указательному пальцу, и поэтому на сенсорном участке усилилась мозговая активность.

Одно из исследований наглядно демонстрирует, что внимание функционирует, используя механизм выбора. Причем происходит это на клеточном уровне. Ученые зарегистрировали активность в визуальной области мозга, когда испытуемым показывали сначала зеленый круг, а затем зеленый и красный круг одновременно[26]. Оказалось, что мозговая активность, которая возникает в зрительной области при появлении зеленого круга, уменьшается, когда рядом с зеленым появляется красный круг. Это происходит, скорее всего, потому, что нейроны в двух пограничных областях зрительной зоны подавляют импульсы друг друга. Но этот эксперимент продемонстрировал еще одну особенность — когда испытуемый не обращал внимания на красный круг и сосредотачивался только на зеленом, то мозг проявлял такую же активность, как тогда, когда испытуемому показывали только один круг.

В процессе этого эксперимента удалось расшифровать один из самых элементарных механизмов внимания: активность одной группы нейронов увеличивается за счет других. Этот эффект условно называют biased competition — необъективной или предвзятой конкуренцией[27]. Когда испытуемый смотрит только на один объект, в данном случае только на зеленый круг, ему не надо напрягать внимание, чтобы удерживать его в поле зрения. Но если появляется множество конкурирующей информации, которую наш мозг должен обрабатывать, то приходится делать выбор.

Можем ли мы применить эти знания к повседневной ситуации в офисе? Если бы у Лотты был кабинет, напоминающий монастырскую келью, и у нее на столе лежала бы только одна книга — Библия, то проблема выбора отпала бы сама собой. Но когда на столе находятся хотя бы два предмета или документа, то уже приходится выбирать, на какой из них направить внимание. А поскольку поток информации увеличивается, то и требования к вниманию предъявляются более высокие.

Как наши мысли, идеи, воспоминания и импульсы соперничают друг с другом за наше внимание? Именно этот аспект с большим трудом поддается изучению. Необходимость контролировать внимание отпадает, если мы сосредоточены только на выполнении одной задачи. Но если мы стремимся одновременно выполнить несколько задач, то нам приходится контролировать и регулировать наше внимание. Когда окружающая среда посылает нам сигналы, мы вынуждены реагировать на них. Например, когда наш коллега в офисе роняет чашку с кофе на пол или когда птица внезапно влетает в комнату, наше внимание автоматически переключается.

Итак, зрительная зона головного мозга проявляет повышенную активность в ответ на внешние раздражители. В зрительной зоне вспыхивает прожектор и освещает карту происходящего. Но где именно находится прожектор? Если бы мы могли измерить активность мозга именно в момент, когда мозг получает команду направить внимание на тот или иной объект, то у нас появилась бы возможность определить местонахождение участков мозга, которые ответственны за функцию управления.

Несколько исследовательских групп проводили эксперименты, используя тесты Познера на управляемое внимание. Результаты тестов во многом совпали. Познеру удалось идентифицировать две области — одну в теменной части, а другую — в лобной. Обе активизируются в тот самый момент, когда мы направляем наше внимание на какой-либо объект. Возможно, нейроны в этих областях контактируют с нейронами в зрительной зоне и активизируют определенные точки. Возможно, в этот процесс вовлечены и другие структуры мозга.

В результате многих исследований ученым удалось идентифицировать области, отвечающие за процесс активизации непроизвольного внимания (например, когда цель появляется на дисплее компьютера без заблаговременного предупреждения). В этом случае активизируются области, которые находятся на стыке теменной и височной долей и чуть ниже лобной доли.

Исследователь мозга Маурицио Корбетта (факультет медицины, Вашингтонский университет) сделал на основе множества экспериментов вывод, что существуют две параллельные системы внимания: одна — система произвольного (или контролируемого) внимания и другая — непроизвольного (или неконтролируемого) внимания[28]. Результаты психологических экспериментов демонстрируют, что два различных типа внимания функционируют независимо друг от друга.